一種可調(diào)入射角度的光學(xué)教學(xué)裝置

陳柳

摘 要：一種可調(diào)入射角度的光學(xué)教學(xué)裝置，其特征在于：包括基板、背板、擺桿、支架和激光筆，基板上豎直安裝背板，該背板前端的基板上設(shè)置支架，該背板后端的基板上設(shè)置能左右限位擺轉(zhuǎn)的擺桿，該擺桿上端部設(shè)置的激光筆發(fā)射端位于支架上方，在背板前端面上方設(shè)置與激光筆發(fā)射端相對(duì)位的入射角標(biāo)尺，所述支架上能放置至少一個(gè)玻璃容器，在背板前端面設(shè)置與每個(gè)玻璃容器相對(duì)位的折射角標(biāo)尺。

關(guān)鍵詞：包括基板；背板；擺桿

中圖分類號(hào)：TN713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.技術(shù)領(lǐng)域

本裝置涉及光學(xué)教學(xué)教具結(jié)構(gòu)改進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種可調(diào)入射角度的光學(xué)教學(xué)裝置。

2.背景技術(shù)

光從空氣斜射入其他介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變，從而使光線在不同介質(zhì)的交界處發(fā)生偏折，主要原因是光在兩種不同介質(zhì)中的傳播速度不同，所以在兩種不同介質(zhì)的交界處傳播方向發(fā)生變化?，F(xiàn)有的教學(xué)教具主要有兩種：（1）將一個(gè)半圓形玻璃板固定在一平板上，教室手持激光筆，用激光照射半圓形玻璃板直徑截面，然后觀察激光在玻璃介質(zhì)內(nèi)的折射現(xiàn)象；（2）用上開(kāi)口玻璃容器盛入不同的液體，使激光傾斜入射，觀察液體內(nèi)發(fā)生的光的折射現(xiàn)象。上述兩種教具中，第一種較簡(jiǎn)單，但重量較大，教室需要一手扶住平板，一手手持激光筆，同時(shí)還要調(diào)整激光入射角度并講解，實(shí)際操作非常不便；第二種便于操作，但入射的角度、折射的角度讀取時(shí)不方便。無(wú)論上述哪種結(jié)構(gòu)均存在以下問(wèn)題，即無(wú)法連續(xù)觀察激光在多個(gè)介質(zhì)中的路徑的變化，而且各種角度讀取非常不方便。

3.本裝置內(nèi)容

一種可調(diào)入射角度的光學(xué)教學(xué)裝置，其特征在于：包括基板、背板、擺桿、支架和激光筆，基板上豎直安裝背板，該背板前端的基板上設(shè)置支架，該背板后端的基板上設(shè)置能左右限位擺轉(zhuǎn)的擺桿，該擺桿上端部設(shè)置的激光筆發(fā)射端位于支架上方，在背板前端面上方設(shè)置與激光筆發(fā)射端相對(duì)位的入射角標(biāo)尺，所述支架上能放置至少一個(gè)玻璃容器，在背板前端面設(shè)置與每個(gè)玻璃容器相對(duì)位的折射角標(biāo)尺。

背板上端邊緣制成半圓形，在背板后端的基板中部設(shè)置一軸座，該軸座內(nèi)的鉸軸外緣嵌裝在所述擺桿下端內(nèi)，擺桿沿著鉸軸在背板后左右擺轉(zhuǎn)，擺桿上制出一定位桿，該定位桿滑動(dòng)穿裝在背板上制出的半圓槽內(nèi)，定位桿伸到背板前端的端部套裝一用于將定位桿固定在背板前端面的螺母。

所述擺桿上端制出一安裝桿，該安裝桿伸到所述支架的上方的端部安裝一彈性環(huán)，該彈性環(huán)內(nèi)套裝所述激光筆。

所述支架包括4個(gè)支撐腿和框架，4個(gè)支撐腿安裝在框架的4個(gè)角處，每個(gè)支撐腿上端設(shè)置一插接槽，該插接槽內(nèi)用于嵌裝位于上方的支撐腿的下端部。

本裝置的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

本裝置中，擺桿沿著鉸軸左右擺轉(zhuǎn)并通過(guò)螺母固定在某個(gè)位置，支架上放置的3個(gè)玻璃容器可自由變換位置，調(diào)整激光筆的發(fā)射端的角度，使其發(fā)出的激光為傾斜入射，然后觀察激光通過(guò)不同玻璃容器時(shí)的折射狀況，由于玻璃容器中的玻璃較薄，框架的邊緣也很薄，相鄰的兩個(gè)玻璃容器可近似的認(rèn)為相鄰的兩個(gè)表面互相貼在一起，激光通過(guò)每個(gè)介質(zhì)時(shí)均可以通過(guò)對(duì)位的折射角標(biāo)尺讀取度數(shù)，學(xué)生可以調(diào)整3個(gè)分別盛裝液體、氣體、固體的玻璃容器的位置，觀察激光經(jīng)過(guò)時(shí)發(fā)生的變化，而且變化的角度可以直觀的獨(dú)處，通過(guò)實(shí)踐，能讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于理論的理解有很好的促進(jìn)作用。

4.具體實(shí)施方式

一種可調(diào)入射角度的光學(xué)教學(xué)裝置，如圖1～圖2所示，本裝置的創(chuàng)新在于：包括基板13、背板9、擺桿1、支架和激光筆2，基板上豎直安裝背板，該背板前端的基板上設(shè)置支架，該背板后端的基板上設(shè)置能左右限位擺轉(zhuǎn)的擺桿，該擺桿上端部設(shè)置的激光筆發(fā)射端4位于支架上方，在背板前端面上方設(shè)置與激光筆發(fā)射端相對(duì)位的入射角標(biāo)尺5，所述支架上能放置至少一個(gè)玻璃容器16，在背板前端面設(shè)置與每個(gè)玻璃容器相對(duì)位的折射角標(biāo)尺15。

本實(shí)施例中，背板上端邊緣制成半圓形，在背板后端的基板中部設(shè)置一軸座20，該軸座內(nèi)的鉸軸18外緣嵌裝在所述擺桿下端19內(nèi)，擺桿沿著鉸軸在背板后左右擺轉(zhuǎn)，擺桿上制出一定位桿7，該定位桿滑動(dòng)穿裝在背板上制出的半圓槽8內(nèi)，定位桿伸到背板前端的端部套裝一用于將定位桿固定在背板前端面的螺母6。

擺桿上端制出一安裝桿17，該安裝桿伸到所述支架的上方的端部安裝一彈性環(huán)3，該彈性環(huán)內(nèi)套裝所述激光筆。

支架包括四個(gè)支撐腿12和框架10，4個(gè)支撐腿安裝在框架的4個(gè)角處，每個(gè)支撐腿上端設(shè)置一插接槽11，該插接槽內(nèi)用于嵌裝位于上方的支撐腿的下端部。所述支架為3個(gè)且自上至下疊放，3個(gè)玻璃容器中分別盛裝水、煙霧和透明硅膠，背板前端面設(shè)置與3個(gè)支架上的玻璃容器相對(duì)位的3個(gè)折射角標(biāo)尺。

玻璃容器可以上端開(kāi)口的，然后通過(guò)玻璃蓋扣裝封閉的，或者直接是密封的，里面沖入水、煙霧或透明硅膠，然后將主入口封閉，兩種結(jié)構(gòu)均可以，只要保證玻璃容器的側(cè)壁足夠薄即可，使玻璃材質(zhì)對(duì)激光的影響最小。

另外，3個(gè)支架中的框架相互靠近，而且框架自身的材料足夠薄，使相鄰的兩個(gè)玻璃容器放好后基本可以認(rèn)為二者相鄰的端面是貼在一起的，其目的也是消除間隙對(duì)于激光的影響。

使用時(shí)，將擺桿擺轉(zhuǎn)一個(gè)角度，然后擰緊螺母，使擺桿固定，再將3個(gè)玻璃容器調(diào)整好豎直的位置，可任意放置，然后打開(kāi)激光筆，使激光傾斜入射，觀察激光通過(guò)3個(gè)玻璃容器時(shí)角度的變化，剛剛射出的激光角度可通過(guò)入射角標(biāo)尺讀取，在3個(gè)玻璃容器內(nèi)的折射光的角度可通過(guò)對(duì)應(yīng)的折射角標(biāo)尺讀取，非常的方便，教師可以在授課時(shí)自行使用，也可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)自己進(jìn)行操作。

本裝置中，擺桿沿著鉸軸左右擺轉(zhuǎn)并通過(guò)螺母固定在某個(gè)位置，支架上放置的3個(gè)玻璃容器可自由變換位置，調(diào)整激光筆的發(fā)射端的角度，使其發(fā)出的激光為傾斜入射，然后觀察激光通過(guò)不同玻璃容器時(shí)的折射狀況，由于玻璃容器中的玻璃較薄，框架的邊緣也很薄，相鄰的兩個(gè)玻璃容器可近似的認(rèn)為相鄰的兩個(gè)表面互相貼在一起，激光通過(guò)每個(gè)介質(zhì)時(shí)均可以通過(guò)對(duì)位的折射角標(biāo)尺讀取度數(shù)，學(xué)生可以調(diào)整3個(gè)分別盛裝液體、氣體、固體的玻璃容器的位置，觀察激光經(jīng)過(guò)時(shí)發(fā)生的變化，而且變化的角度可以直觀的獨(dú)處，通過(guò)實(shí)踐，能讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于理論的理解有很好的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]郭高峰.一種圓內(nèi)弦重物運(yùn)動(dòng)演示裝置[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015 （20）：14.endprint